王法垚,马祥涛*,张登宇,朱英杰,郝 鹏,王 博

(1.大连理工大学 工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116024;2.北京宇航系统工程研究所,北京 100076)

0 引言

加筋结构因其高比强度、比刚度等显著优势,常被用于如贮箱、各级间段等火箭的主体结构作为主承力部件。加筋筒壳结构占运载火箭干重极高,因此如何设计性能更加优秀的加筋壁板构型一直是各国航天工程师密切关注的核心问题之一。

国外得到广泛应用的加筋形式主要为蒙皮桁条、正置正交网格加筋筒壳、三角加筋筒壳及蜂窝夹层结构等。而我国的长征系列运载火箭经历了多阶段的连续发展,箭体直径从最初的2.25 m直径(CZ-1)增加至3.35 m直径(CZ-2C),进一步增加至5 m直径(CZ-5)。筒壳结构的构型形式也不断丰富,从最初的大面积采用蒙皮桁条结构发展至化铣斜置正交网格壁板、机铣正置正交网格壁板以及三角网格加筋[1]等。从国内外火箭结构构型的发展过程不难看出,随着材料与工艺水平的进步,也逐渐会涌现出更加适合需求的新一代结构构型。随着我国航天事业的稳步推进,以中国空间站、载人登月、火星探测及深空探测等为代表的重大航天工程正在陆续展开。重型运载火箭作为我国系列重大航天工程的基础,921登月火箭和CZ-9两款重型火箭[1-3]的型号研制工作也正在进行。箭体主承力舱段直径达10 m 级的CZ-9重型运载火箭,其轴压载荷将达4000 t级[4],主承力舱段将大量采用整体加筋、框桁加强的薄壁筒壳,以满足承载要求。……